一种新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器的制作方法

本发明涉及一种新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器，属于电容器技术领域。

背景技术：

随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，新能源的利用正在被有效开发利用。而新能源汽车作为目前新能源项目的代表，正在被逐渐充分开发。新能源汽车的普及，离不开快速充电系统。随着快速充电技术的不断发展，在新能源汽车快速充电系统中，薄膜电容器作为储能元件，需要该电容器满足电容量大、耐电压高、高耐电流冲击性能等日益增长的技术要求，而现有金属化薄膜电容器中，金属化薄膜通常在聚丙烯表面通过真空镀膜工艺制成金属铝镀层，而金属铝的导电性能有限，金属化薄膜的方阻较高，一旦充放电的电流过大即易发热，从而易造成电容器过热，最终发生安全事故。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器，具体技术方案如下：

一种新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器，包括电容器外壳和位于电容器外壳内部的电容器芯，所述电容器芯由耐冲击金属化薄膜经过卷绕、喷金制成，所述耐冲击金属化薄膜包括绝缘基膜，所述绝缘基膜的一面设置有石墨烯镀层，所述石墨烯镀层的表面设置有铝镀层。

作为上述技术方案的改进，所述绝缘基膜为聚丙烯薄膜。

作为上述技术方案的改进，所述石墨烯镀层的制作方法为：将聚丙烯薄膜送入镀膜室，镀膜室的内部持续通入氮气，镀膜室内部的气压保持在101.8～102.2kpa；所述镀膜室的内部设置有冷却辊和喷射管，所述喷射管设置在冷却辊的正上方，所述聚丙烯薄膜的背面绕经冷却辊，所述喷射管的管口正对着聚丙烯薄膜的正面且喷射管的管口喷射出高温石墨烯射流，所述高温石墨烯射流为高温氙气夹杂有石墨烯粉体的气流；高温石墨烯射流喷射到聚丙烯薄膜的正面时，高温石墨烯射流中的一部分高温石墨烯粉体撞击聚丙烯薄膜的正面从而形成石墨烯镀层。

作为上述技术方案的改进，所述高温石墨烯射流的温度为330～350℃。

作为上述技术方案的改进，在高温石墨烯射流中，每升氙气中夹杂有0.21～0.23g石墨烯粉体。

作为上述技术方案的改进，所述喷射管管口处高温石墨烯射流的流速为8.5～8.9m/s。

7、根据权利要求3所述的一种新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器，其特征在于：所述石墨烯粉体的粒径小于或等于80nm。

作为上述技术方案的改进，所述冷却辊表面的冷却温度为3～6℃。

作为上述技术方案的改进，所述铝镀层的制作方法为：通过真空镀膜工艺在石墨烯镀层的表面镀有铝镀层。

本发明的有益效果：

所述新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器能耐电流的冲击性能、短路充放电和耐电压性能都远优于普通金属化薄膜电容器，发热量小，使用寿命长，能够可靠地应用在新能源汽车快速充电系统，具有极大的推广价值。

附图说明

图1为本发明所述新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器的结构示意图；

图2为本发明所述冷却辊、喷射管、绝缘基膜之间分布示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，所述新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器，包括电容器外壳和位于电容器外壳内部的电容器芯，所述电容器芯由耐冲击金属化薄膜经过卷绕、喷金制成，所述耐冲击金属化薄膜包括绝缘基膜10，所述绝缘基膜10的一面设置有石墨烯镀层20，所述石墨烯镀层20的表面设置有铝镀层30。其中，所述绝缘基膜10为聚丙烯薄膜。

所述石墨烯镀层20的制作方法为：将聚丙烯薄膜送入镀膜室，镀膜室的内部持续通入氮气，镀膜室内部的气压保持在101.8～102.2kpa；所述镀膜室的内部设置有冷却辊1和喷射管2，如图2所示，所述喷射管2设置在冷却辊1的正上方，所述聚丙烯薄膜的背面绕经冷却辊1，所述喷射管2的管口正对着聚丙烯薄膜的正面且喷射管2的管口喷射出高温石墨烯射流，所述高温石墨烯射流为高温氙气夹杂有石墨烯粉体的气流；高温石墨烯射流喷射到聚丙烯薄膜的正面时，高温石墨烯射流中的一部分高温石墨烯粉体撞击聚丙烯薄膜的正面从而形成石墨烯镀层20。其中，所述高温石墨烯射流的温度为330～350℃。在高温石墨烯射流中，每升氙气中夹杂有0.21～0.23g石墨烯粉体。所述喷射管2管口处高温石墨烯射流的流速为8.5～8.9m/s。所述石墨烯粉体的粒径小于或等于80nm。所述冷却辊1表面的冷却温度为3～6℃。

所述铝镀层30的制作方法为：通过真空镀膜工艺在石墨烯镀层20的表面镀有铝镀层30。

在本实施例中，所述石墨烯镀层20和铝镀层30构成导电层，该导电层的方阻为0.56～0.71ω/◇。

对所述新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器的两端施加2000v的直流电压1秒，然后短路放电0.5秒。观察电容器的损耗角正切值的增量及电容量变化如下：

1)、短路充放电次数85000次后，该电容器仍正常工作，且电性能良好；如短路充放电次数85000次后，在1khz的测试频率下，测量出δtgδ≤0.0003；δc/c≤4.7％。

2)、直流击穿电压大于≥5000v。

实施例2

普通金属化薄膜电容器中的普通电容器芯是由普通金属化薄膜经过卷绕、喷金制成，普通金属化薄膜是通过在聚丙烯薄膜的一面采用真空镀膜工艺制成金属铝镀层；其中，金属铝镀层的厚度等于实施例1中导电层的厚度。金属铝镀层的方阻为12～16ω/◇。

对普通金属化薄膜电容器的两端施加2000v直流电压1秒，然后短路放电0.5秒。观察电容器的损耗角正切值的增量及电容量变化如下：

1)、短路充放电次数500次后，普通金属化薄膜即发生大规模击穿，该电容器已报废！

2)、直流击穿电压≤1800v。

在上述实施例中，通过对比实施例1和实施例2可知：与现有普通的金属化薄膜相比，本发明所述新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器中，耐冲击金属化薄膜中的导电层的方阻小，在相同的充放电的电量下，所述导电层的产生的热量小；因此，所述耐冲击金属化薄膜能够耐更大电流的冲击；并且，无论是短路充放电，还是耐电压，都远优于普通金属化薄膜电容器；因此本发明所述新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器能够可靠地应用在新能源汽车快速充电系统等快速充电系统的电路中。

在耐冲击金属化薄膜中，石墨烯镀层20的成分为石墨烯，石墨烯的导电性能远优于金属铝。而在石墨烯镀层20的制作过程中，镀膜室的内部持续通入的氮气为保护气，能够防止石墨烯被氧化。镀膜室内部的气压大于大气压，这使得外界的空气不会进入到镀膜室内部。所述氙气被压缩成压缩氙气，经过加热成高温压缩氙气，将该高温压缩氙气通入装有石墨烯粉体的储存室，从储存室出口喷出的气流中即为高温石墨烯射流，高温石墨烯射流喷射到聚丙烯薄膜的正面时，高温氙气会使得聚丙烯薄膜的正面被软化，石墨烯也是热的优良导体，因此高温石墨烯颗粒撞击到聚丙烯薄膜的正面会使撞击处瞬间熔化，随着石墨烯颗粒撞击的不断深入，石墨烯颗粒本身的热量不断流失，再加上聚丙烯薄膜背面被冷却辊1持续冷却，如此完成了石墨烯颗粒与聚丙烯薄膜之间的结合。通过严格控制高温石墨烯射流的温度、高温石墨烯射流中石墨烯粉体的含量、高温石墨烯射流的流速以及冷却辊1表面的冷却温度最终制成石墨烯镀层20。其中，还需严格控制喷射管2的管口与聚丙烯薄膜的正面之间的最小距离为2～3mm。采用氙气的原因是因为：氙气为惰性气体，进一步保护石墨烯不被氧化，且氙气密度远大于氮气，这有利于氙气最终落在位于下方的喷射管2的聚丙烯薄膜的正面。

在本发明中，所述石墨烯在聚丙烯薄膜表面的覆盖率为55％～68％。所述覆盖率的测量方法如下：利用聚光灯照射聚丙烯薄膜，穿过聚丙烯薄膜后灯光的光强为x；在聚丙烯薄膜的正面镀有石墨烯镀层20，此时将聚丙烯薄膜的背面覆盖住聚光灯的灯口，由于石墨烯镀层20的遮盖，透过石墨烯镀层20的光强减弱，透过石墨烯镀层20的光强为y，x与y之间的差值为x-y，x-y与x之间比值的百分数即为覆盖率。由于石墨烯只在聚丙烯薄膜表面的覆盖有非常稀疏的一层，然后再采用铝镀层30覆盖石墨烯镀层20的方式，不但会显著降低石墨烯的用量，有利于降低生产成本，而且铝镀层30表面会形成致密的氧化铝薄膜保护层，这有效防止导电层被进一步氧化腐蚀，有利于提高耐冲击金属化薄膜的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。